움직임에서 도파민의 역할 탐구

요약: 새로운 연구에서는 도파민이 운동 순서에 어떻게 영향을 미치는지 설명하여 파킨슨병(PD) 치료에 대한 희망을 제시합니다. 연구자들은 도파민이 움직임을 자극할 뿐만 아니라 행동의 길이와 측면을 제어하여 다른 뉴런을 활성화하여 움직임을 시작하고 보상을 받는다는 점에 주목했습니다.

연구팀은 유전자 변형 쥐를 대상으로 한 혁신적인 실험을 통해 움직임에 대한 도파민의 효과가 측면 특이적이며 뉴런이 활성화되는 신체의 반대쪽에서 활동을 강화한다는 사실을 발견했습니다.

이러한 발견은 운동에서 도파민의 복잡한 역할과 특정 운동 기능 회복에 중점을 두고 파킨슨병에 대한 표적 치료법을 개발할 수 있는 잠재력을 강조합니다.

중요한 사실:

1. 도파민 및 운동 순서: 도파민 신호전달은 운동 순서의 길이와 시작에 직접적인 영향을 미치며, 이는 일반적인 동기 부여 이상의 정확한 역할을 시사합니다.
2. 도파민의 부작용: 도파민이 움직임에 미치는 영향은 정반대라는 연구 결과가 나왔습니다. 즉, 특히 도파민 뉴런이 활성화된 신체 반대쪽의 움직임을 강화한다는 의미입니다.
3. 표적 PD 치료법의 가능성: 운동 관련 및 보상 관련 도파민 뉴런의 뚜렷한 역할을 이해하면 특정 운동 장애를 해결하는 PD 치료법을 만드는 새로운 길을 열 수 있습니다.

원천: 미지의 사람들을 위한 샹팔리마우드 센터

걷는 행위를 상상해 보세요. 이는 대부분의 건강한 사람들이 다시 생각하지 않고 하는 일입니다. 그러나 이는 실제로 다양한 신경계 및 생리학적 시스템이 관련된 복잡한 과정입니다. 파킨슨병은 뇌가 도파민 뉴런이라고 불리는 특정 세포를 서서히 잃음으로써 운동 능력과 속도가 저하되는 질환입니다.

그러나 영향을 받는 또 다른 중요한 측면이 있습니다: 절차의 길이입니다. 파킨슨병 환자는 더 느리게 움직일 수 있을 뿐만 아니라 걷기 또는 발작 과정에서 멈추기 전에 더 적은 걸음 수를 취할 수도 있습니다.

이 연구는 도파민 신호가 운동 순서의 길이에 직접적으로 영향을 미쳐 파킨슨병의 운동 기능을 향상시키기 위한 새로운 치료 목표를 밝히는 데 한 걸음 더 다가섰다는 것을 보여줍니다.

연구의 제1저자인 마르셀로 멘돈사(Marcelo Mendonça)는 “도파민은 보상과 즐거움과 밀접하게 연관되어 있으며 종종 '기분 좋은' 신경 전달 물질로 불립니다. 그러나 파킨슨병을 앓고 있는 도파민 결핍 개인의 경우 운동 장애가 가장 큰 영향을 미칩니다.”라고 말했습니다. .” 삶의 질. 항상 우리의 관심을 끌었던 한 가지 측면은 사이딩의 개념입니다.

“파킨슨병의 경우 증상은 비대칭적으로 나타나며 종종 신체의 한쪽에서 다른 쪽보다 먼저 시작됩니다. 이 연구를 통해 우리는 도파민 세포가 단순히 움직이도록 동기를 부여하는 것 이상으로 특히 다른 쪽의 움직임을 촉진한다는 이론을 탐구하고 싶었습니다. 신체의 측면.

두뇌를 강조하세요

이를 위해 연구자들은 보상(설탕물 한 방울)을 얻기 위해 자유롭게 움직이는 쥐가 한 번에 한 발을 사용하여 레버를 눌러야 하는 새로운 행동 작업을 개발했습니다. 이 작업 동안 뇌에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하기 위해 연구자들은 쥐에게 작은 착용 가능한 현미경을 제공하는 것과 유사한 단일 광자 이미징을 사용했습니다.

이 현미경은 뇌 깊은 곳에 위치하며 파킨슨병에 큰 영향을 미치는 도파민이 풍부한 영역인 흑질(SNc)을 대상으로 하여 과학자들이 실시간으로 뇌 세포 활동을 볼 수 있도록 했습니다.

그들은 현미경 아래에서 빛을 내는 특수 단백질을 사용하여 도파민 뉴런이 활성화될 때 빛을 발하도록 이 쥐들을 유전적으로 조작했습니다. 이는 쥐가 발을 움직이려고 하거나 보상을 획득하는 데 성공할 때마다 과학자들이 어떤 뉴런이 빛을 발하고 행동이나 보상에 대해 흥분하는지 확인할 수 있다는 것을 의미합니다.

이 빛나는 뉴런을 관찰한 결과, 그 발견은 완전히 계몽적이었습니다. Mendonça는 “뇌의 동일한 영역에는 두 가지 유형의 도파민 뉴런이 함께 혼합되어 있습니다.”라고 말합니다. “일부 뉴런은 쥐가 움직이려고 할 때 활성화되고 다른 뉴런은 쥐가 보상을 받을 때 불이 켜졌습니다. 그러나 우리의 관심을 끌었던 것은 쥐가 어떤 발을 사용했는지에 따라 이 뉴런이 어떻게 반응하는지였습니다.”

도파민이 측면을 선택하는 방법

연구팀은 마우스가 모니터링되는 뇌 반대편의 발을 사용할 때 움직임에 의해 흥분된 뉴런이 더 밝아지는 것을 관찰했습니다. 예를 들어, 뇌의 오른쪽을 보면 쥐가 왼쪽 발을 사용할 때 뉴런이 더 활동적이었고 그 반대의 경우도 마찬가지였습니다. 더 깊이 파고든 과학자들은 이러한 움직임 관련 뉴런의 활동이 움직임의 시작을 알릴 뿐만 아니라 움직임 시퀀스의 길이(레버를 누르는 횟수)를 인코딩하거나 나타내는 것으로 보인다는 사실을 발견했습니다.

Mendonça는 “쥐가 우리가 관찰한 뇌의 반대편에 있는 발로 레버를 누르려고 할 때마다 뉴런이 더욱 활성화되었습니다.”라고 Mendonça는 설명합니다. “예를 들어, 뇌 오른쪽의 뉴런은 쥐는 레버를 누르기 위해 왼쪽 발을 사용했습니다.” 종종.

“그러나 쥐가 오른쪽 발로 레버를 더 많이 눌렀을 때 이 뉴런은 흥분의 증가를 동일하게 나타내지 않았습니다. 즉, 이 뉴런은 쥐가 움직이는지 여부뿐 아니라 쥐가 얼마나 움직이고 있는지에도 관심을 갖습니다. 몸의 어느 쪽인가.”

도파민 손실이 움직임에 어떻게 영향을 미치는지 연구하기 위해 연구자들은 신경독을 사용하여 쥐 뇌의 한쪽에 있는 도파민 생성 세포를 선택적으로 감소시켰습니다. 이 방법은 도파민 수치가 감소하고 움직임이 어려워지는 파킨슨병과 같은 상태를 모방합니다. 그렇게 함으로써, 그들은 쥐가 두 발로 레버를 누르는 방식에 따라 낮은 도파민이 얼마나 변화하는지 확인할 수 있었습니다.

그들은 한쪽의 도파민을 줄이면 다른 쪽 발로 레버를 누르는 횟수가 줄어들고 같은 쪽 발은 영향을 받지 않는다는 것을 발견했습니다. 이것은 운동에 대한 도파민의 부작용에 대한 추가 증거를 제공했습니다.

시사점 및 향후 방향

해당 연구의 수석 저자인 Rui Costa는 다음과 같이 이야기를 선택합니다. “우리의 연구 결과는 움직임과 관련된 도파민 뉴런이 단지 움직임에 대한 일반적인 동기를 제공하는 것 이상을 수행한다는 것을 시사합니다. 예를 들어 반대측 사지에서 일련의 움직임의 길이를 조절할 수 있습니다. . . . . “보상과 관련된 도파민 뉴런의 활동은 더 광범위하며 한쪽을 다른 쪽보다 선호하지 않습니다. 이는 이전에 생각했던 것보다 운동에서 도파민 뉴런의 더 복잡한 역할을 드러냅니다.”

“파킨슨병 환자에서 관찰되는 다양한 증상은 도파민 뉴런의 상실과 관련이 있을 수 있습니다. 예를 들어 움직임이나 보상과 더 관련이 있는 증상이 있을 수 있습니다.”라고 Costa는 말합니다. 이는 손실된 도파민 뉴런의 유형에 더 적합한 질병 관리 전략을 촉진할 수 있습니다. 특히 뇌에 유전적으로 결정된 다양한 유형의 도파민 뉴런이 있다는 것을 알고 있기 때문에 더욱 그렇습니다.

도파민 연구 및 신경과학 뉴스 소개

작가: 하이디 영
원천: 미지의 사람들을 위한 샹팔리마우드 센터
의사소통: 하이디 영 – Champalimaud Center for the Unknown
그림: 이미지 제공: 신경과학 뉴스

원래 검색: 오픈 액세스.
“도파민 뉴런의 활동은 다가오는 해당 운동 시퀀스의 길이를 인코딩합니다.“Marcelo Mendonça 외. 현재 생물학

요약

도파민 뉴런의 활동은 다가오는 해당 운동 시퀀스의 길이를 인코딩합니다.

하이라이트

• 쥐가 개별 앞다리 순서를 학습하는 자유롭게 움직이는 작업이 개발되었습니다.
• 모션 변조 DAN은 해당 모션 시퀀스의 길이를 인코딩합니다.
• 보상 변조 DAN의 활동은 개별화되지 않습니다.
• 도파민 고갈은 반대측 서열 길이를 약화시키지만 동측 서열 길이는 약화시키지 않습니다

요약

흑색질의 도파민성 뉴런(DAN) 파스 콤팩타 (SNc)는 운동 속도와 관련이 있으며, 이러한 뉴런의 손실은 파킨슨병(PD)에서 느린 운동으로 이어집니다. 그러나 파킨슨병에서는 운동 강도의 다른 측면도 영향을 받습니다. 예를 들어, 액션 시퀀스는 일반적으로 더 짧습니다.

그러나 DAN 활동과 이동 시퀀스 길이 간의 관계는 알려져 있지 않습니다. 우리는 개별 앞다리 시퀀스에 의존하는 자유롭게 움직이는 작동 작업에서 훈련된 쥐에서 SNc DAN의 활동을 이미지화했습니다.

우리는 동측 또는 반대측 시퀀스 이전에 활동을 증가시키는 비슷한 비율의 SNc DAN을 발견했습니다. 그러나 이 활동의 ​​크기는 반대쪽 작업에 대해 더 높았으며 반대쪽 시퀀스 길이와 관련이 있었지만 동측 시퀀스 길이는 그렇지 않았습니다.

대조적으로, 움직임에 의해 변조된 DAN과 크게 다른 보상 변조 DAN의 활동은 편측화되지 않았습니다. 마지막으로, 일방적인 도파민 고갈은 반대쪽의 시퀀스 길이를 약화시켰지만 동측에서는 그렇지 않았습니다.

이러한 결과는 움직임 시작 DAN이 일반적인 자극 신호 이상을 인코딩하고 해당 움직임의 측면을 활성화한다는 것을 시사합니다.